BMW Z4, farklı modellerine göre çeşitli motorlar kullanmaktadır: BMW Z4 sDrive30i: 2.0 L turboşarjlı dört silindirli motor, 190 kW (255 hp) güç ve 400 N·m tork. BMW Z4 M40i: 3.0 L turboşarjlı altı silindirli motor, 250 kW (335 hp) güç ve 500 N·m tork. BMW Z4 (E89) 23i (204 bg) sDrive: 2.5 L motor, 204 bg güç ve 250 Nm tork. Ayrıca, BMW Z4 (G29) modelinde 2.0 L B48 turboşarjlı dört silindirli ve 3.0 L B58 turboşarjlı altı silindirli motor seçenekleri bulunmaktadır.